回覆列表
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1 # 星球上的科學
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2 # 家傳紅
兒時聽說一個火柴盒密度大小的中子星,必須有一列火車才拉得動。
奇趣大自然,不排除將來有未知元素出現...
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3 # 一個80後老憤青
這個問題怎麼這麼有意思(youzhi)啊,還有一大群人在一本正經東拉西扯的回答啊!
看看初中化學和高中物理不就能找到答案了嘛!
不過這個問題真的挺“難”的,要想回答好這個問題,還得把初中就已經學過的不同元素的本質區別是原子核內質子數不同都要從頭講一遍啊!不想也沒有能力重新寫一套初中化學書了啊!還要把貫穿高中到大學的基礎物理的四種基本相互作用力都是啥東西說清楚啊!
以上內容可以寫一本3釐米厚的書了啊!下面是盡我所能,儘量簡單的把這個問題回答了。
首先要看一下元素週期表的誕生過程,你會發現那元素週期表的各種元素也並不是按照順序發現的啊!是有規律的啊!這個規律叫元素週期率啊!門捷列夫他老人家剛剛發明元素週期表的時候,表上才只有60多種元素啊!他老人家給所有當時的“未知”元素都是留了一大堆空格的啊!後來一兩百年的時間裡,無數物理學家把這些空白格一個個補齊,才變成了今天你所看到的元素週期表啊!元素週期表已經包含了當前宇宙中可能存在的所有元素了!除了自然界可以自然形成的,甚至連人工合成的那些只可以短暫存在的元素都補出來幾十個了啊!要是有大神連元素週期表都敢質疑可以發論文啊!必得諾貝爾獎啊!
說回中子星,巨大的壓力把電子都壓到原子核裡和質子中和變成中子了,沒有質子就不能形成原子核,沒有原子核,沒有電子,拿什麼去形成“未知”的“新”元素啊!?
中子星除了中子什麼都沒有。
更多基礎知識請搜尋電子簡併壓、中子簡併壓,錢德拉塞卡極限、奧本海默極限,引力相互作用、電磁相互作用、強相互作用、弱相互作用。
二十世紀六十年代,在天文學歷史上有著名的“四大發現”,其中就有中子星,不過在當時最初發現的並不是我們現在所說的中子星,而是叫脈衝星。
是一種具有不斷髮射電磁波脈衝訊號的一種中子星,在後來科學家們的研究中,證明了這就是一種中子星,並且中子星的發現使得天文學家們在研究恆星的演變上具有了重要的方向。
目前經過科學家的研究,發現在已知的宇宙天體中,中子星的密度,僅次於黑洞,這是否代表還有我們未知的元素呢?
中子星的形成中子星,聽到它的名字應該就能想到是由中子組成的一種天體,而中子則是核子的一種,也是組成物質的微觀粒子之一。
“中子”的首次發現其實是在1932年,當時就有天文學家大膽假設在宇宙中極有可能存在著一種全部由“中子”組成的星體,這也是“中子星”第一次被人們所知曉。
接著在1934年,一位天文學家認為中子星是由恆星演變而成的,並且還認為在超新星爆炸之後,一些恆星就會變為中子星,同時會產生宇宙線。
隨後1939年可形成中子星的恆星質量被確定出來,也就是說當一顆大質量恆星進入生命末期的時候,它就會變成一顆中子星,這也明確表明了中子星是由大質量恆星演化而來的。
直到1967年脈衝星被人類發現,而中子星也從人類的假想變為了現實,終於在2007年的時候,天文學家們發現了一顆直徑在10公里左右,密度每立方厘米可達1億噸,並且運轉速度是地球自轉速度1億倍的中子星,這顆中子星每秒鐘可以旋轉1122圈,引力巨大。
周圍的恆星都在它的引力作用下,不斷地被吸取能量,加速進行內部的核聚變,緊接著在2010年已知最大的中子星被人類發現,質量大約為太陽的2倍,並且經過科學家們的研究發現在目前已知的宇宙天體中,中子星的密度,僅次於黑洞。
眾所周知,恆星內部主要是由氫元素構成的,而氫元素在恆星內超高溫度的情況下會發生熱核反應,並且在恆星上發生核聚變,其一秒所釋放的能量就相當於上億顆氫彈同時爆炸,可以說這種能量可以在頃刻間將地球摧毀。
當然,也正是因為這種巨大的能量才能維持恆星外殼的穩定,但當恆星內部的氫元素燃燒殆盡的時候,恆星內部就會無法產生足夠支援外殼穩定的能量,那麼恆星的外殼就會坍縮,而內部坍縮的過程中巨大的壓力會讓結構徹底發生變化。
同時將核外電子擠入質子之中,電子帶負電,質子帶正電,那麼電子加上質子就變成了不帶電的中子,於是所有的物質都被壓縮成一個由中子組成的高密度天體,中子星也就誕生了。
中子星的特點。首先中子星也可以叫脈衝星,不過有區別的是中子星是脈衝星,但脈衝星卻不一定是中子星。眾所周知,黑洞的密度是非常大的,但是中子星是除了黑洞之外密度最大的天體,其密度在每立方厘米8^14到10^15克之間,每立方厘米的體積可能會達到一億噸以上,即使太陽在它面前都不算什麼。
其次就是中子星的表面溫度很高,比白矮星的溫度還要高出很多,中子星的表面溫度可以達到1000萬攝氏度,內部溫度超過6億攝氏度,緊接著脈衝星的脈衝週期可以說都是非常短。
並且經過科學家們統計已觀測到的最短的脈衝週期大約是2毫秒也就是千分之二秒,換句話來說脈衝星的自轉都特別快,1秒鐘大約就能轉500圈,包括它的引力也是大得驚人。
相信大家應該都知道我們地球中心的壓力大約是300多萬個大氣壓,也就是我們平常所說的1標準大氣壓的300多萬倍,但是根據脈衝星的中心壓力竟然可以高達10000億億億個大氣壓。
比地心壓力還要強30萬億億倍,比太陽中心強3億億倍,同時還具有特別強的輻射,太陽一刻不停地向四周輻射出大得驚人的能量,到達地球的也只是其中的22億分之一,但是脈衝星的輻射能量為太陽的百萬倍。
最後中子星還有特別強的磁場,在地球上,地球磁極的磁場強度最大,但也只有0.7高斯,而太陽黑子的磁場更強大約有1000~4000高斯,而大多數脈衝星表面極區的磁場強度就高達10000億高斯,甚至20萬億高斯。
目前,人類已經發現了94種自然元素,如果再加上人工合成的元素的話一共就有118種。
元素是如何誕生的?這就要從宇宙大爆炸說起,按照現在的主流理論,宇宙誕生於奇點的大爆炸。在宇宙形成的早期,氫元素和氦元素就佔據了99%以上,這是宇宙中最早期也是最基礎的元素,同時還是現在元素週期表最靠前的兩個元素。
後來在很長的一段時間內,宇宙冷卻,直至第一顆恆星的誕生,相信大家應該都聽說過“恆星是元素的煉丹爐”,其實也可以說恆星是製造重元素的工廠,因為要想成為一顆真正的恆星,其主要特徵就是可以在核心將較輕的元素融合成較重的元素。
由於恆星的質量一般都比較大,而且在特大質量的恆星核心內部觸發的核聚變反應所需要的溫度是非常高的,所以這樣的條件就可以使其外層的溫度正好達到氫核聚變所需的反應條件,而在此時恆星的外層就會開始逐步的發生核聚變反應,一層一層的進行著不同的核聚變反應。
只要恆星的質量足夠的大,在其內部的反應就可以一直進行下去,從氕到氘,再從氘和氕聚變成氦三,再從氦三聚變成氦四,再到碳、氧、氖、鎂、矽、硫、鈣,直到鐵元素……
所以鐵元素之前的元素就是透過恆星內部發生核聚變才形成的。
因此在138.2億年前宇宙的誕生之初,只是有最簡單的元素,而我們目前已知的所有重元素幾乎都是由恆星核心核聚變形成的,而那些大質量恆星的超新星爆炸則會形成更重的元素。
會有未知元素的存在嗎?這個是完全有可能的,因為理論上沒有什麼元素是不能在巨大能量中產生,而宇宙中也有很多爆發巨大能量的極端事件的,就比如伽馬射線暴的照射(伽馬射線暴指的是超新星爆發,或黑洞、中子星等極端天體相撞的超級能量暴),不過需要明白的是人類發現的新元素是不可能在中子星內發現的。
這是因為在中子星上的組成中,並不是什麼新的物質,而是由於中子簡併壓力抵抗引力坍縮而形成的中子簡併態物質,也可以說中子星其實就是電子被壓縮排原子核,而和質子結合變成中子所形成的,總而言之中子星都是由中子所組成的。
而中子不帶電,所以每個中子之間縫隙可以說特別小,它非常緻密,應該與原子核的密度差不多,那麼中子星的密度自然是可以達到每立方厘米重1億噸以上的(一般一顆典型的中子星,半徑雖然只有10—20公里,但是其質量可是太陽質量的1.35—2.1倍)。